光刻工艺概述
光刻工艺概述
光刻工艺流程图步骤１、前处理２、匀胶３、前烘4、光刻5、显影6、坚膜7、腐蚀8、去胶一前处理（OAP）通常在150~200℃对基片进行烘考以去除表面水份，以增强光刻胶与硅片的粘附性。
（亲水表面与光刻胶的粘附性差，SI的亲水性最小，其次SIO2，最后PSI玻璃和BSI玻璃）OAP的主要成分为六甲基二硅烷，在提升光刻胶的粘附性工艺中，它起到的作用不是增粘剂，而是改变SiO2的界面结构，变亲水表面为疏水表面。
OAP通常采用蒸汽涂布的方式，简单评价粘附性的好坏，可在前处理过的硅片上滴一滴水，通过测量水与硅片的接触角，角度越大，SI二、匀胶光刻胶通常采用旋涂方式，在硅片上得到一层厚度均匀的胶层。
影响胶厚的最主要因素：光刻胶的粘度及旋转速度。
次要因素：排风；回吸；胶泵压力；胶盘；温度。
胶厚的简单算法：光刻胶理论的最小胶厚的平方乘以理论的转速=目标光刻胶的胶厚的平方乘以目标转速例如：光刻胶理论厚度1微米需要转速3000转/分，那需要光刻胶厚度1.15微米时转速应为12 *3000/1.152三、前烘前烘的目的是为了驱除胶膜中残余的溶剂，消除胶膜的机械应力。
前烘的作用： 1）增强胶层的沾附能力；2）在接触式曝光中可以提高胶层与掩模板接触时的耐磨性能；3）可以提高和稳定胶层的感光灵敏度。
前烘是热处理过程，前烘通常的温度和时间：烘箱90~115℃ 30分钟热板90~120℃ 60~90秒四、光刻光刻胶经过前烘后，原来液态光刻胶在硅片表面上固化。
光刻的目的就是将掩膜版上的图形转移到硅片上。
曝光的设备分类接触式、接近式、投影式、步进式/扫描式、电子束曝光、软X射线曝光。
五、显影经过显影，正胶的曝光区域和负胶的非曝光区域被溶解，正胶的非曝光区域和负胶的曝光区域被保留下来，从而完成图形的转移工作。
正胶曝光区域经过曝光后，生成羧酸与碱性的显影液中和反应从而被溶解。
负胶的曝光区域经过曝光后产生胶联现象，不被显影液溶解。
而未曝光的区域则被显影液溶解掉。
光刻工艺的原理和目的
光刻工艺的原理和目的
光刻工艺是一种利用光刻胶或分子层结合物，将特定图案投影到基板
表面的复杂工艺。
它是集装置制造产业中的重要组成部分，是基于影
流分子沉积的微小精密表面处理技术，是大规模集成电路设计的核心
工艺。
光刻工艺的原理是在光刻胶或分子层表面利用UV光射线照射，使其发
生反应，从而使光刻胶或分子层表面产生结合或分离反应，结合起来
的是形成薄膜或层，分离出来的是沉积到基板上形成微小图案和通道。
光刻工艺的目的是制造出精巧的3D复杂图案，以满足现代电子行业的
要求。
它的用途也很广泛：将专有的形状准确地投影到某种固体表面，以塑造出物体的内部或三维形状；将其应用到芯片结构的加工和分辨；在电阻膜、电容膜、半导体膜、光学膜和其他微细表面加工领域扮演
着重要角色。
因此，光刻工艺可以生产出高精度、复杂的集成电路，其微小细节则
可能被微小的光线所照亮，弥补了它的局限性。
光刻工艺是影流技术
的一种，是大规模集成电路设计的核心工艺，有助于提高制造效率、
提高产品的性能和提高工程的质量。
自从20世纪80年代以来，光刻
技术的发展受到了越来越多的关注，在电子行业中获得了极大的发展
和推广作用。
光刻工艺介绍
光刻工艺过程
涂胶coating 前烘prebaking 曝光exposure 显影development 坚膜postbake
光刻工艺过程
涂胶
氧化，清洗
涂胶，前烘
涂胶目的： 在晶元表面形成厚度均匀，附着性强， 没有缺陷的光刻胶薄膜
光刻胶对大部分可见光敏感，但对黄光不敏感
光刻三要素
光刻胶主要成分
1.树脂(聚合物)：光照不发生反应，保证光刻胶的附着性和抗腐 蚀性，决定光刻胶薄膜的膜厚，弹性和热稳定性。
2.光敏剂(PAC)：受光辐照后发生化学反应，如果聚合物中不添 加光敏剂，那么他对光的敏感性差，而且光谱范围较宽，添加特 定的光敏剂后，可以增加感光灵敏度，而且限制反应光的光谱范 围，或者把反应光限制在某一特定的波长。
转速与膜厚：膜厚与旋转速度的平方根成反比
光刻工艺过程
前烘probake
目的
去除胶内的溶剂，提高胶的表面粘附力 提高胶的抗机械摩擦能力 减小高速旋转形成的薄膜应力
条件
温度：90 to 120℃ 时间：60 to 120s
光刻工艺过程
前烘probake
前烘不足
光刻胶与晶元粘附性变差 因光刻胶中溶剂含量过高致使曝光的精度下降
前烘过量
延长时间，产量下降 过高的温度使光刻胶变脆，粘附性下降 过高的温度会使光刻胶的感光剂发生反应，使 光刻胶在曝光时的敏感度下降
光刻工艺过程 曝光Exposure
光刻工艺过程
曝光Exposure
将电路图案转移到晶元上 为了将电路图案转移到晶片上，将光罩暴露在光下。 通过使用缩小透镜聚焦光，甚至可以转移更精细的 电路图案。电路图中的线越窄，可传输的半导体元 件数量越多，因此芯片的性能和功能也就越高
0.35um光刻工艺
0.35um光刻工艺1. 光刻工艺概述，光刻工艺是微电子制造过程中的一项关键技术，通过将光刻胶涂覆在硅片上，然后使用光刻机将图形投射到光刻胶上，最后通过化学腐蚀等步骤来转移图形到硅片上。
0.35um光刻工艺是指在这个过程中所使用的光刻胶的分辨率为0.35微米。
2. 分辨率，分辨率是光刻工艺中一个重要的指标，它决定了工艺可以实现多细小的结构。
0.35um的分辨率意味着该工艺可以制造出最小线宽为0.35微米的结构。
3. 应用领域，0.35um光刻工艺在微电子制造中有广泛的应用。
它适用于制造一些较为简单的电子元件和集成电路，例如逻辑门电路、存储器等。
虽然在现代微电子制造中，0.35um光刻工艺已经相对较老，但在一些特定的应用领域仍然具有一定的市场需求。
4. 工艺特点，0.35um光刻工艺具有一些特点。
首先，相对于更高分辨率的工艺，0.35um光刻工艺更容易实现，成本相对较低。
其次，0.35um工艺的制造设备和工艺流程已经相对成熟，稳定性较高，可靠性较好。
然而，由于分辨率相对较低，0.35um工艺无法满足现代微电子制造对更高集成度和更小尺寸的要求。
5. 工艺发展趋势，随着科技的不断进步，微电子制造对更高分辨率的需求不断增加。
因此，0.35um光刻工艺已经逐渐被更先进的工艺所取代，例如0.25um、0.18um、0.13um甚至更小的工艺。
这些更高分辨率的工艺可以实现更小尺寸的结构，提高集成度和性能。
综上所述，0.35um光刻工艺是一种用于微电子制造的工艺，它具有一定的应用领域和特点。
然而，随着技术的进步，更高分辨率的工艺已经逐渐取代了0.35um工艺。
希望以上回答能满足你的需求。
光刻工艺综述
光刻工艺综述
1. 什么是光刻工艺？
光刻工艺是一种集成电路制造技术，利用光刻机将设计好的图形进行投影、显影和蚀刻，从而在芯片表面形成所需的结构。
2. 光刻工艺的主要过程有哪些？
光刻工艺的主要过程包括：准备光刻片、涂覆光刻胶、预烘烤、相应的曝光时间、后烘烤和湿/干刻蚀等环节。
3. 光刻胶的种类有哪些？有何区别？
光刻胶的种类包括：正胶、负胶、混合胶等。
正胶和负胶的区别主要在于曝光后被拉膜的位置，正胶曝光后原本未被曝光的部分被拉膜，负胶则是曝光后被曝光的部分被拉膜。
混合胶是正负胶的综合体，可以在同一个芯片上使用。
4. 光刻工艺的应用领域有哪些？
光刻工艺广泛应用于半导体制造、光电子技术、微纳加工、生物医学等领域，是制造微纳器件的重要技术之一。
5. 光刻工艺的发展现状如何？
随着微纳技术和光电子技术的不断发展，光刻技术也在不断升级和完善。
目前的发展趋势包括提高分辨率、减小尺寸、实现多层和多种材料的刻蚀等。
此外，还发展出了一些新的光刻技术和新型光刻机，如电子束曝光、多光子光刻、近场光刻等。
光刻工艺知识点总结
光刻工艺知识点总结光刻工艺是半导体制造工艺中的重要环节，通过光刻技术可以实现微米级甚至纳米级的精密图案转移至半导体芯片上，是芯片制造中最关键的工艺之一。
光刻工艺的基本原理是利用光学原理将图案投射到光刻胶上，然后通过化学蚀刻将图案转移到芯片表面。
下面将对光刻工艺的知识点进行详细总结。
一、光刻工艺的基本原理1. 光刻胶光刻胶是光刻工艺的核心材料，主要由树脂和溶剂组成。
树脂的种类和分子结构直接影响着光刻胶的分辨率和对光的敏感度，而溶剂的选择和比例则会影响着光刻胶的黏度、流动性和干燥速度。
光刻胶的选择要根据不同的工艺要求，如分辨率、坚固度、湿膜厚度等。
2. 掩模掩模是用来投射光刻图案的模板，通常是通过电子束刻蚀或光刻工艺制备的。
掩模上有所需的图形样式，光在通过掩模时会形成所需的图案。
3. 曝光曝光是将掩模上的图案投射到光刻胶表面的过程。
曝光机通过紫外线光源产生紫外线，通过透镜将掩模上的图案投射到光刻胶表面，形成图案的暗部和亮部。
4. 显影显影是通过化学溶液将光刻胶上的图案显现出来的过程。
曝光后，光刻胶在图案暗部和亮部会有不同的化学反应，显影溶液可以去除未暴露的光刻胶，留下所需的图案。
5. 蚀刻蚀刻是将图案转移到硅片上的过程，通过化学腐蚀的方式去除光刻胶未遮盖的部分，使得图案转移到硅片表面。
二、光刻工艺中的关键技术1. 分辨率分辨率是指光刻工艺能够实现的最小图案尺寸，通常用实际图案中两个相邻细线或空隙的宽度之和来表示。
分辨率受到光刻机、光刻胶和曝光技术等多个因素的影响，是衡量光刻工艺性能的重要指标。
2. 等效焦距等效焦距是光刻机的重要参数，指的是曝光光学系统的有效焦距，影响光刻图案在光刻胶表面的清晰度和分辨率。
3. 曝光剂量曝光剂量是指单位面积上接收的光能量，通常用mJ/cm^2或μC/cm^2来表示。
曝光剂量的选择对分辨率和光刻胶的副反应有重要影响。
4. 曝光对位精度曝光对位精度是指光刻胶上已存在的图案和新的曝光对位的精度，是保证多层曝光图案对位一致的重要因素。
光刻工艺简介-复制
负胶 (Negative Optical Photoresist)
曝光部分变成不可溶性的； 所形成的图形与掩膜正好相反； 当VLSI电路需分辨率达2μm之前，基
本上是采用负性光刻胶。
主要缺点：在显影过程中，整个抗蚀剂层因吸收显影液而 出现膨胀现象，限制其分辨率。 在分辨率要求不太高的情况，负胶也有其优点： a) 对衬底表面粘附性好 b) 抗刻蚀能力强 c) 工艺宽容度较高 （显影液稀释度、温度等） d) 价格较低 （约正胶的三分之一）
工艺宽容度
每一套工艺都有相应的最佳工艺条件，但当这些条件偏离 最佳值的时候，要求光刻胶的性能变化尽量小。
其他特性
光刻胶的热流动性（thermal flow）：热流动性使显影形成 的图形变形，影响图形质量和分辨率
光刻胶的膨胀效应（swelling）：显影液分子进入胶的分子 链，使胶的体积增加，从而使图形变形
集成电路工艺所采用的光刻技术
30年前人们就在预测光学曝光技术的末路，但仍然大量利用， 而且不断发展 G线（436nm） I线（365nm） 深紫外： 248nm—130nm生产线—已经实现了50nm生产线—IBM 20nm 193nm——90nm生产线 157nm——50nm生产线
主流光刻技术:
正胶（positive photoresist, DNQ）
曝光部分变成可溶性的 在显影工艺中比较容易去除 所形成的图形与掩膜一致
正胶组成成分：
a) 基底：树脂 是一种低分子量的酚醛树脂 (novolac, a polymer) 本身溶于显影液，溶解速率为15 nm/s； b) 光敏材料（PAC－photoactive compounds) 二氮醌 (diazoquinone, DQ) ，不溶于显影液，光照后，DQ结 构发生重新排列，成为溶于显影液（TMAH四甲基氢氧化 铵——典型显影液）的烃基酸； c) 溶剂：醋酸丁脂、二甲苯、乙酸溶纤剂的混合物，用于调 节光刻胶的粘度。
光刻工艺技术
光刻工艺技术
光刻技术，又称光刻工艺技术，是一种利用高能密度的光束去刻蚀、脱落特定的表面材料从而制造出各种微小图形的技术。
典型的光刻技术包括电子束刻蚀法、激光刻蚀法等。
光刻技术主要用于半导体、集成电路制造中，是一种常用的精密加工技术。
光刻技术的工作原理是，利用高能量的光束照射表面材料，使表面材料发生化学变化，分解成低分子量的物质，再根据所需要的图形进行刻蚀，从而制造出各种微小图形。
在半导体制造中，光刻工艺技术主要用于制造晶圆的微细图形，如晶圆上的接线和装配片上的引线等。
这种技术也可以用于制造微型元件，如晶体管、集成电路等。
由于光刻时间短，速度快，因此对于大规模产品的加工尤其有效。
光刻与刻蚀工艺
涂胶/显影技术
01
02
03
涂胶
在晶圆表面涂上一层光敏 胶，以保护非曝光区域并 提高图像对比度。
显影
用适当的溶剂去除曝光区 域的光敏胶，以形成所需 的图案。
控制胶厚
保持胶厚均匀，以避免图 像的扭曲和失真。
烘烤与曝光技术
烘烤
通过加热去除晶圆表面的湿气，以提高光敏胶的灵敏度和图像质 量。
曝光
将掩模图像投影到光敏胶上，通过光化学反应将图像转移到晶圆 上。
非接触式光刻
投影式非接触
利用光学系统将掩膜板上的图像投影到光刻胶涂层上，优点是无需直接接触，缺点是难度较高，需要精确的控 制系统。
电子束光刻
利用电子束在光刻胶上直接曝光，优点是分辨率高、无需掩膜板，缺点是生产效率低。
投影式光刻
接触式投影
掩膜板与光刻胶涂层之间保持接触，通过投影系统将图像投影到光刻胶上，优点是操作简单、高效， 缺点是图像质量可能受到掩膜板损伤和光刻胶污染的影响。
要点二
损伤控制
是指在刻蚀过程中避免对材料产生损伤。对于某些特殊 材料，如脆性材料，损伤控制尤为重要。如果刻蚀过程 中产生过多损伤，可能会导致材料性能下降甚至破裂。
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光刻工艺的基本步骤
涂胶
将光刻胶涂敷在硅片表面，以形成 光刻胶层。
烘烤
通过烘烤使光刻胶层干燥并固化。
曝光
将掩膜版上的图形对准硅片上的光 刻胶层，并使用曝光设备将图形转 移到光刻胶上。
显影
使用显影液将曝光后的光刻胶进行 化学处理，使图形更加清晰地展现 出来。
光刻工艺的重要性
光刻工艺是半导体制造中的关键环节，直接影响芯片的制造 质量和性能。
光刻工艺步骤介绍
光刻工艺步骤介绍光刻工艺是半导体芯片制造中不可或缺的一步，其目的是将芯片设计图案转移到光刻胶上，然后通过化学腐蚀或蚀刻的方式将这些图案转移到芯片表层。
下面是一个光刻工艺的详细步骤介绍：1.准备工作：首先需要清洗芯片表面，以去除表面的杂质和污染物。
清洗可以使用化学溶液或离子束清洗仪等设备。
同时，需要准备好用于光刻的基板，这通常是由硅或其他半导体材料制成的。
2.底层涂覆：将光刻胶涂覆在基板表面，胶层的厚度通常在几微米到几十微米之间。
胶液通常是由聚合物和其他添加剂组成的，可以通过旋涂、喷涂或浸涂等方法进行涂覆。
3.烘烤和预烘烤：将涂覆好的光刻胶进行烘烤和预烘烤。
这一步的目的是除去胶液中的溶剂和挥发物，使胶层更加均匀和稳定。
烘烤的温度和时间可以根据不同的胶液和工艺要求来确定。
4.掩膜对位：将掩膜和基板进行对位。
掩膜是一个透明的玻璃或石英板，上面有芯片设计的图案。
对位过程可以通过显微镜或光刻机上的对位系统来进行。
5.曝光：将掩膜下的图案通过光源进行曝光。
光源通常是由紫外线灯或激光器组成的。
曝光时间和光照强度的选择是根据胶层的特性和所需的图案分辨率来确定的。
6.感光剂固化：曝光后，光刻胶中的感光剂会发生化学反应，使胶层中的暴露部分固化。
这一步被称为光刻胶的显影，可以通过浸泡在显影剂中或使用喷雾设备来进行。
7.显影：在光刻胶上进行显影，即移去显影剂无法固化的胶层。
显影的时间和温度可以根据胶层的特性和图案的要求来确定。
显影过程通常伴随着机械搅动或超声波搅拌，以帮助显影剂的渗透和清洗。
8.硬化：为了提高图案的耐久性和稳定性，可以对显影后的芯片进行硬化处理。
硬化可以通过烘烤、紫外线照射或热处理等方法来实现。
9.检查和修复：在完成光刻工艺后，需要对光刻图案进行检查。
如果发现图案存在缺陷或错误，可以使用激光修复系统或电子束工作站等设备进行修复。
10.后处理：最后，需要对光刻胶进行去除，以准备进行下一步的制造工艺。
去除光刻胶的方法可以采用化学溶剂、等离子体蚀刻或机械刮伤等。
光刻工艺介绍
光刻工艺介绍一、定义与简介光刻是所有四个基本工艺中最关键的，也就是被称为大家熟知的photo，lithography，photomasking, masking, 或microlithography。
在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成，这些部件是预先做在一块或者数块光罩上，并且结合生成薄膜，通过光刻工艺过程，去除特定部分，最终在晶圆上保留特征图形的部分。
光刻其实就是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成，现在先进的硅12英寸生产线已经做到22nm，我们这条线的目标6英寸砷化镓片上做到0.11um。
光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件的关联正确。
二、光刻工艺流程介绍光刻与照相类似，其工艺流程也类似：实际上，普通光刻工艺流程包括下面的流程：1)Substrate Pretreatment 即预处理，目的是改变晶圆表面的性质，使其能和光刻胶（PR）粘连牢固。
主要方法就是涂HMDS，在密闭腔体内晶圆下面加热到120℃，上面用喷入氮气加压的雾状HMDS，使得HMDS和晶圆表面的-OH健发生反应已除去水汽和亲水健结构，反应充分后在23℃冷板上降温。
该方法效果远比传统的热板加热除湿好。
2)Spin coat即旋转涂光刻胶，用旋转涂布法能提高光刻胶薄膜的均匀性与稳定性。
光刻胶中主要物质有树脂、溶剂、感光剂和其它添加剂，感光剂在光照下会迅速反应。
一般设备的稳定工作最高转速不超过4000rpm，而最好的工作转速在2000～3000rpm。
3)Soft Bake(Pre-bake)即软烘，目的是除去光刻胶中溶剂。
一般是在90℃的热板中完成。
4)Exposure即曝光，这也是光刻工艺中最为重要的一步，就是用紫外线把光罩上的图形成像到晶圆表面，从而把光罩上面的图形转移到晶圆表面上的光刻胶中。
光刻工艺资料整理
光刻工艺资料整理光刻工艺资料整理上一篇/ 下一篇 2007-12-10 20:10:25 / 个人分类：光刻查看( 121 ) / 评论( 0 ) / 评分( 0 / 0 )光刻工艺资料整理概述：光刻技术是集成电路的关键技术之一，在整个产品制造中是重要的经济影响因子，光刻成本占据了整个制造成本的35％。
光刻也是决定集成电路按照摩尔定律发展的一个重要原因，如果没有光刻技术的进步，集成电路就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米时代。
所以说光刻系统的先进程度也就决定了光刻工程的高低。
1.光刻工艺简介光刻是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。
在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜，被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。
光刻工艺也被称为大家熟知的Photomasking, masking, photolithography, 或microlithography。
在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成。
这些部件是每次在一个掩膜层上生成的，并且结合生成薄膜及去除特定部分，通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留特征图形的部分。
光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件（parts）的关联正确。
光刻是所有四个基本工艺中最关键的。
光刻确定了器件的关键尺寸。
光刻过程中的错误可造成图形歪曲或套准不好，最终可转化为对器件的电特性产生影响。
图形的错位也会导致类似的不良结果。
光刻工艺中的另一个问题是缺陷。
光刻是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成。
在制程中的污染物会造成缺陷。
事实上由于光刻在晶圆生产过程中要完成5层至20层或更多，所以污染问题将会放大。
光刻工艺过程包括有：涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、腐蚀、去胶等。
课程内容：1 光刻前的准备工作1.1 准备要求1.2 准备方法1.2.1 光刻前待光刻片子置于干燥塔中1.2.2 氧化片出炉后可立即送光刻工序涂胶1.2.3 对氧化片可在涂胶前重吹段时间干氧（氧化温度）1.2.4 涂胶前片子置于80度烘箱中烘30分钟2 涂胶2.1 涂胶的要求2.2 涂胶的方法2.2.1 旋转涂胶法2.2.2 喷涂法2.2.3 浸涂法3 前烘3.1 前烘要求3.2 前烘的方法3.2.1 在80度烘箱中烘15分钟-20分钟3.2.2 在红外烘箱中烘3分钟-5分钟4 曝光4.1 曝光的要求4.2 曝光的方法5 显影5.1 显影的要求5.2 显影的方法6 坚膜6.1 坚膜的要求6.2 坚膜的方法6.2.1 置于恒温箱中，在180度烘30 分钟左右6.2.2 置于红外烘箱中烘10分钟左右7 腐蚀7.1 腐蚀的要求7.2 腐蚀的方法7.2.1 腐蚀二氧化硅的方法7.2.2 腐蚀铝电极的方法8 去胶8.1 去胶的要求8.2 去胶的方法课程重点：本节介绍了光刻工艺及对各光刻工艺步骤的要求。
光刻工艺简介
概述光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。
主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。
光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。
光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。
主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。
其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。
光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning )光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。
光刻工艺过程一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。
1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking）方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护）目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。
2、涂底（Priming)方法：a、气相成底膜的热板涂底。
HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染； b、旋转涂底。
缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。
目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。
3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating）方法：a、静态涂胶（Static）。
硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）；b、动态（Dynamic）。
低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。
光刻工艺步骤介绍
光刻工艺步骤介绍光刻工艺是半导体工艺中关键的步骤之一，它用于制造各种微细结构，如晶体管、光栅、电容或电阻等。
光刻工艺具有高分辨率、高精度和高可重复性的特点，被广泛应用于微电子、光电子、光伏等领域。
下面将对光刻工艺的步骤进行详细介绍。
1.掩膜设计：在光刻工艺中，需要首先进行掩膜设计。
掩膜是一种光刻胶的图形模板，确定了最终要形成的微细结构的形状和位置。
掩膜设计常用计算机辅助设计软件进行，设计完成后生成掩膜模板。
2.光刻胶涂覆：在光刻工艺中，需要将光刻胶均匀涂覆在待制作器件表面，这是为了保护器件表面免受光刻过程中的腐蚀或损伤。
涂覆一般使用旋涂机或喷涂机进行，确保光刻胶均匀薄膜的形成。
3.预烘烤：涂覆光刻胶后，需要进行烘烤步骤来消除光刻胶中的溶剂，使光刻胶能够形成均匀的薄膜层。
预烘烤也有助于增加光刻胶的附着力和稳定性，并使其更容易与待制作器件表面结合。
4.曝光：曝光是光刻工艺的核心步骤，也是形成微细结构的关键。
在曝光过程中，掩膜模板被置于光源下，通过透过模板的局部区域将光刻胶暴露于紫外线或可见光源。
光刻胶对光线的敏感性使其在接受曝光后发生化学或物理变化，形成暴光区域。
曝光完毕后，去除掩膜模板。
5.显影：显影是指将曝光后的光刻胶通过溶液处理，使其在暴露区域溶解去除，形成所需的微细结构。
显影液对未曝光区域没有任何溶解作用，所以它只会溶解曝光区域中的光刻胶。
显影的时间和温度需要根据光刻胶的特性和所需结构来进行控制。
6.后烘烤：显影后的光刻胶需要进行后烘烤，以固化和增加其机械强度。
后烘烤可以通过烤箱、烘干机或者其他热源进行。
在烘干的过程中，通过将温度升高，光刻胶中的溶剂会完全挥发并交联，形成具有所需形状和特性的微细结构。
7.检查和测量：制作微细结构后，需要对其进行检查和测量，以确保其满足设计规格。
常见的检查和测量方法有光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜等，这些设备可以对微细结构的尺寸、形状和位置等进行分析和评估。
光刻工艺
三、工艺流程： 工艺流程：
以负胶为例来说明这八个步骤，一般可分 以负胶为例来说明这八个步骤， 为： 打底膜- 涂胶- 前烘- 曝光- 显影打底膜->涂胶->前烘->曝光->显影-> 后烘- 腐蚀- 去胶。 后烘->腐蚀->去胶。
3
打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS HMDS） 打底膜（六甲基二硅亚胺HMDS）
G、衬底反射影响： H、显影和刻蚀的影响：
（2）针孔 （3）小岛 （4）浮胶 毛刺、 （5）毛刺、钻蚀
13
§3 光刻胶
光刻胶的分类和光刻胶的质量要求。 光刻胶的分类和光刻胶的质量要求。
一、正胶和负胶： 正胶和负胶：
根据光刻胶在曝光前后溶解特性的变化， 根据光刻胶在曝光前后溶解特性的变化 ， 可将分为正胶和负胶。 可将分为正胶和负胶。 正胶：曝光前不可溶， 正胶：曝光前不可溶，曝光后 可溶 负胶： 可溶， 负胶：曝光前 可溶，曝光后不可溶
六甲基二硅亚胺HMDS反应机理 六甲基二硅亚胺HMDS反应机理
OH SiO2 ＋(CH3) 3SiNHSi(CH3)
3
SiO2
OH
O-Si(CH3) 3 +NH O-Si(CH3) 33
4
5
6
曝光方法
曝光有多种方法：光学曝光就可分为接 触式、接近式、投影式、直接分步重复 曝光。此外，还有电子束曝光和X 曝光。此外，还有电子束曝光和X射线曝 光等。曝光时间、氮气释放、氧气、驻 波和光线平行度都是影响曝光质量
分步重复曝光光学原理图
32
（3）由于采用了逐步对准技术可补偿硅片尺 寸的变化，提高了对准精度。逐步对准的方法 也可以降低对硅片表面平整度的要求。
33
光刻清洗工艺简介
涂胶的质量要求是： （1）膜厚符合设计的要求，同时膜厚要均匀，胶面上看 不到干涉花纹； （2）胶层内无点缺陷（如针孔等）； （3）涂层表面无尘埃和碎屑等颗粒。 膜厚的大小可由下式决定：
T KP2 / S 1/2
式中，T为膜厚；P为光刻胶中固体的百分比含量；S为涂 布机的转速；K为常数。
影响胶厚的因素有：
滴胶时常出现问题：
涂胶的典型过程为： 接片对中→稳定转速→滴胶→慢速匀胶→快速匀胶→硅片 底部清洗→硅片顶部去边→快速甩干 为什么要去边 去边分为两步，为底部去边和顶部去边。由于快速甩胶 时，整个涂胶腔体内弥漫着溶剂和光刻胶的微粒，一部分 光刻胶微粒会黏附在硅片的底部，在随后的工艺过程中会 对其它设备造成沾污，所以利用位于硅片底部的一个喷嘴， 对硅片底部进行清洗。在快速甩胶结束后，整个硅片上分 布的是均匀厚度的光刻胶，但在硅片表面的最外缘一圈， 由于气流的影响，胶层特别厚，因在随后的工艺（如腐蚀 或注入等）处理中，为了传输或固定，一些设备中的某些 机构会接触到硅片表面的边缘，摩擦会使边缘的胶脱落， 对设备造成颗粒沾污。
① 硅片的温度 ② 胶的温度 ③ 环境温度和湿度 ④ 排风量 ⑤ 涂胶程序（预匀的转速和时间，快速匀胶的速度， 加速度等） ⑥ 胶本身的黏度 ⑦ 胶量 前烘的温度、时间及方式
（三）前烘 :
目的 蒸发掉胶中的有机溶剂成分，使晶圆表面 的胶固化。增加光刻 胶与衬底间的粘附性、光吸收以及抗腐蚀能力；缓和涂胶过程中 胶膜内产生的应力等。这个过程中胶中的溶剂基本被蒸发掉，因 而通常 情况下胶的厚度会变薄（大约减少25%） 方法 可在热板或烘箱中进行。每一种胶都有其特定的前烘温度和时间, 更厚的胶可能需要更长的时间。
4、显影机
（1）工作原理：不同的显影方式（喷淋式、浸没式、水柱式）有 不同的显影过程，以喷涂式为例，它的显影过程为：显影液喷洒， 使显影液覆盖整个硅片表面 → 静臵显影 → 冲水清洗 （2）主要技术参数 （喷涂显影）
光刻工艺---精品管理资料
光刻工艺一、提示:光刻工艺是集成电路制造中最关键的工艺之一。
光刻是一种复印图像和化学腐蚀相结合的综合性技术.光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和掺杂的晶圆上。
这些结构首先以图形形式制作在被称为光刻掩膜版的石英膜版上,光刻工艺首先将事先做好的光刻掩膜版上的图形精确地、重复地转移到涂有光刻胶的待腐蚀层上，然后利用光刻胶的选择性保护作用，对需腐蚀图形层进行选择性化学腐蚀，从而在表面形成与光刻版相同或相反的图层.二、概要：光刻实际是将图形转移到一个平面的任一复制过程.本章先介绍了光刻的概念，接着介绍了光刻工艺的基本步骤，并相继介绍了光刻过程中的必备的两种材料，即掩膜版和光刻胶,然后对多种光刻设备做了简要介绍。
本章需重点掌握光刻工艺、光刻胶及光刻设备等.三、关键知识:光刻的概念：光刻处于晶圆加工过程的中心,一般认为是集成电路（IC)制造中最关键的步骤,需要高性能以便结合其他工艺获得高成品率。
光刻过程实际是图形由掩膜版转移到晶圆表面的过程。
光刻工艺的基本步骤:光刻工艺是一个复杂的过程，其中有很多影响其工艺宽容度的工艺变量。
为了方便起见，这里将光刻工艺分成8个基本操作：气相成底膜、旋转涂胶、软烘（前烘）、曝光、烘焙、显影、坚膜(后烘)、显影检查.光刻胶的分类：光刻包括两个基本的工艺类型，即正性光刻和负性光刻,因此用于光刻的光刻胶也有正胶和负胶之分。
正性光刻是把与掩膜版上相同的图形复制到晶圆上，负性光刻是把与掩膜版上图形的相反图形复制到晶圆表面.光刻设备：从早期的晶圆制造以来，光刻设备经历了几代的发展，每一代又以当时获得的特征尺寸分辨率所需的设备类型为基础。
主要的光刻设备认为以下五代:接触式光刻机、接近式光刻机、扫描投影光刻机、分步重复光刻机和步进扫描光刻机。
四、重点讲解：1、光刻的主要参数:（1）特征尺寸：一般是指MOS管的最小栅长，减小特征尺寸可以在单个晶圆上布局更多的芯片。
光刻技术决定了在晶圆上的特征尺寸数值.(2）分辨率:是指将晶圆上两个邻近的特征图形区分开来的能力.焦深是光焦点周围的一个范围，在这个范围内图像连续地保持清晰。
光刻工艺参数
光刻工艺参数一、光刻工艺参数概述光刻工艺是半导体制造中的核心环节，其参数的选择直接影响到最终的制程质量和产品性能。
这些参数共同决定了光刻的分辨率、对比度和曝光剂量等关键因素，从而在微观层面上塑造了集成电路的几何形状和结构。
在光刻工艺中，参数主要包括光源波长、曝光剂量、焦距、数值孔径等。
它们相互关联，共同决定了光刻的质量和效果。
二、光刻工艺参数详解1.光源波长：光源波长是光刻工艺中的关键参数，它决定了光的分辨率。
短波长的光源具有较高的分辨率，但同时也需要相应的设备和材料来支持。
目前，深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光源是主流的选择。
2.曝光剂量：曝光剂量决定了曝光过程中光能量的多少，它影响着曝光时间和光强。
曝光剂量要适量，太少会导致曝光不足，太多则可能导致过度曝光。
3.焦距：焦距是指光束通过镜头时，主平面与镜头光轴之间的距离。
在光刻工艺中，焦距的准确性对成像质量有着至关重要的影响。
4.数值孔径：数值孔径（NA）描述了镜头聚光的性能，是镜头与光刻胶之间的透镜效应的量度。
数值孔径越大，光线的汇聚能力越强，成像质量越好。
三、光刻工艺参数优化随着半导体技术的不断发展，对光刻工艺的要求也越来越高。
为了提高制程质量和产品性能，必须对光刻工艺参数进行优化。
优化过程需要综合考虑多个因素，如设备条件、材料特性、环境因素等。
此外，为了实现更精细的制程和更高的产能，科研人员还在不断探索新的光源技术、镜头技术和光刻胶技术等。
四、未来展望随着科技的不断发展，未来的光刻工艺将面临更多的挑战和机遇。
一方面，随着摩尔定律的延续，集成电路的制程将会越来越小，对光刻工艺的要求也会越来越高。
另一方面，随着新材料的出现和应用，光刻工艺也将面临新的变革和突破。
例如，极紫外光刻技术（EUV）被认为是下一代光刻技术的重要方向之一，它具有更高的分辨率和更低的制造成本等优势。
此外，随着人工智能和大数据等技术的应用，光刻工艺的数据分析和智能化管理也将成为未来的重要研究方向。
光刻工艺介绍
光刻工艺原理
将电路图案转移到晶元上 为了将电路图案转移到晶片上，将光罩暴露在光 下。通过使用缩小透镜聚焦光，甚至可以转移更 精细的电路图案。电路图中的线越窄，可传输的 半导体元件数量越多，因此芯片的性能和功能也 就越高
当暴露在光下时，光刻胶会 发生变化，并且使用显影溶 液去除暴露部分，这样电路 图案就转移到了晶元上
负胶：曝光后显影时没有曝光部分被溶解，而曝光的 部分被留下来——聚乙烯醇肉桂酸酯和聚乙烯氧乙基肉 桂酸酯
光刻胶对大部分可见光敏感，但对黄光不敏感
光刻三要素
光刻胶主要成分
1.树脂(聚合物)：光照不发生反应，保证光刻胶的附着性和抗腐 蚀性，决定光刻胶薄膜的膜厚，弹性和热稳定性。
2.光敏剂(PAC)：受光辐照后发生化学反应，如果聚合物中不添 加光敏剂，那么他对光的敏感性差，而且光谱范围较宽，添加特 定的光敏剂后，可以增加感光灵敏度，而且限制反应光的光谱范 围，或者把反应光限制在某一特定的波长。
3.溶剂：使光刻胶在涂到晶元表面之前保持液态，添加溶剂的目 的是使光刻胶处于液态，以便光刻胶能够通过旋转的方式涂在晶 元表面
光刻三要素 掩膜版（光罩）
掩膜版上的图形代表一层IC设计，将 综合的布局图按照工艺分成各层掩膜
版，如隔离区为一层，栅极区为另一 层等，这些掩膜版的组合就是一组IC 工艺流程
光刻三要素
普通光源
波长范围大，图形边缘衍射现象严 重，满足不了特征尺寸的要求
晶元生产曝光光源
光刻机种类
光学
接触式 投影式
非光学
X射线 电子束
短波长（波长越短可曝光的特征尺寸越小）
高强度（为了保持合适的曝光时间）
高稳定性
光刻三要素
光刻机——曝光光源
光刻的工艺
光刻的工艺
光刻工艺是一种重要的微细加工技术，通常用于制造集成电路和微纳米器件。
下面是光刻工艺的一般步骤：
1. 接收光刻图案设计：根据需要制造的器件，设计图案，并将其转化为数字格式。
2. 芯片表面处理：对芯片表面进行预处理，例如清洗、去除杂质等，以确保光刻的质量。
3. 底片涂覆：将光刻底片（通常为玻璃或石英材料）涂覆在芯片表面，形成光刻胶层。
4. 软对准：使用专用设备将光刻底片和芯片对准，确保图案正确布局。
5. 曝光：使用光刻机器将光刻底片上的图案投射到光刻胶层上。
这通常通过使用紫外线光源，通过掩模和透镜将光照射到芯片的特定区域。
6. 显影：将芯片浸泡在特定的化学液中，将未暴露于光的光刻胶溶解掉，从而形成所需的图案。
这需要控制显影时间和温度以确保正确的图案转移。
7. 清洗：将芯片浸泡在去离子水或其他清洗剂中，去除显影过程中产生的任何
残留物。
8. 检验：检查芯片上的图案是否按照设计要求制造，并进行必要的测量和质量控制。
以上是光刻工艺的一般步骤，具体的工艺参数和步骤可能因应用和芯片制造技术的不同而有所变化。
光刻工艺的优化和控制是集成电路制造中的关键技术之一，对于实现高精度、高性能的微纳米器件具有重要意义。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
５、掺杂杂质的原子如硼、砷等 可以用注入技术来掺杂入硅原子 中去，然后用热退火的方法使注 入离子“活化”。感光胶层能阻 挡杂质离子的注入，离子注入后 的胶层可以用移胶的办法把它去 掉，当要在硅片的其它区域掺杂 别的杂质时，可以重复使用离子 注入工艺。在随后的几道工艺中， 还会多次用图形制备工艺（光刻 工艺），但感光胶层这时可用作 腐蚀掩膜用。
intended structure)
第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.2 基本光刻工艺流程
八步基本的光刻工艺
气相成底膜处理
曝光后烘焙
旋转涂胶
显影
软烘（前烘）
坚膜显影
对准和曝光
显影检查
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第8章 光刻工艺概述
HMDS
Resist
1) Vapor prime
2) Spin coat
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.2 基本光刻工艺流程
工艺步骤
目的
对准和曝光
在掩膜版和图形在晶圆上 的精确对准和光刻胶的曝 光。负胶是聚合物
晶圆
掩膜 / 图形
光刻胶 氧化层
显影
去除非聚合的光刻胶
晶圆
光刻胶 氧化层
图形转移通过两步完成。首先，图形被转移到光刻胶层。光刻胶经过曝光 后自身性质和结构发生变化（由原来的可溶性物质变为非可溶性物质，或 者相反）。再通过化学溶剂（显影剂）把可以溶解的部分去掉，在光刻层 下就会留下一个孔，而这个孔就是和掩膜版不透光的部分相对应
反的方式编码的，如果
按照同样的步骤，就会
在晶圆表面留下凸起的
图形（？）。
暗场
暗场掩膜版主要用来
制作反刻金属互联线。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
亮场掩模版和暗场掩模版
Clear Field Mask
Dark Field Mask
Simulation of metal interconnect lines (positive resist lithography)
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
9、对于图形矩阵的硅片进行适当 的切割、压焊，即成了封装好的 芯片。引出适合的电学外引线。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
8.1.2 光刻技术基本原理
光刻是现代IC制造业的基石，它能在硅 片衬底上印制出亚微米尺寸的图形。
2019年9月23日4时54分
Linewidth Space
Photoresist
Thickness
Substrate
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.2 基本光刻工艺流程
如果掩膜版的图形是
由不透光的区域决定的，
称其为亮场掩膜版；而
在一个暗场掩膜版中，
亮场
掩膜版上的图形是用相
Small sizes and low tolerances do not provide much room for error.
2019年9月23日4时54分
Top view of CMOS inverter
PMOSFET NMOSFET Cross section of CMOS inverter
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第8章 光刻工艺概述
1:1 Mask
2019年9月23日4时54分
4:1 Reticle
投影掩模版(Reticle):石英板，包含了在晶圆上重复生成 的图形。由一个晶体管或多个晶体管组成。
光掩模版（Mask），也是石英板，包含了对于整块硅 片某一工艺层上所有晶体管加工信息。
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第8章 光刻工艺概述
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第8章 光刻工艺概述
负性光刻
2019年9月23日4时54分
Chrome island on glass mask
Ultraviolet light
Shadow on photoresist
Photoresist Oxide
Silicon substrate
Areas exposed to light become crosslinked and resist the developer chemical.
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
高灵敏度的光刻胶
光刻胶的灵敏度通常是指光刻胶的感光速度。 在集成电路工艺中，为了提高产品产量，希望 曝光速度越快越好。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
低缺陷
一般集成电路的加工需要几十步甚至上百步工序，而在 其中光刻大概要占10~20次，每次光刻都要尽量避免缺 陷。 对大尺寸晶圆的加工
Simulation of contact holes
(positive resist lithography)
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.2 基本光刻工艺流程
刚才介绍了对光有负效应的光刻胶，称为负胶。同样 还有对光有正效应的光刻胶，称为正胶。用正胶和亮 场掩膜版在晶圆表面建立凸起图形的情况如图所示。 右图显示了用不同极 性的掩膜版和不同极 性的光刻胶相结合而 产生的结果。通常是 根据尺寸控制的要求 和缺陷保护的要求来 选择光刻胶和掩膜版 极性的。
Chrome Window
Quartz Island
Mask pattern required
Mask pattern required
when using negative
when using positive
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photoresist (opposite
photoresist (same as
of intended structure)
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UV Light
Mask
3) Soft bake
4) Alignment and Exposure
5) Post-exposure bake
6) Develop
7) Hard bake
8) Develop inspect
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
#2 栅掩膜
#1 阱掩膜
#4 金属 掩膜
#5 P AD 掩膜
#3 接触 掩膜
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第8章 光刻工艺概述
The masking layers determine the accuracy by which subsequent processes can be performed.
The photoresist mask pattern prepares individual layers for proper placement, orientation, and size of structures to be etched or implanted.
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
超大规模集成电路及SoC对光刻技术的要求
高分辨率
随着集成电路集成度的不断提高，加工的线条越
来越精细。在保证一定成品率前提下刻蚀出的最 细光刻线条称为特征尺寸，特征尺寸反映了光刻 水平的高低，同时也是集成电路生产线水平的重 要标志。
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
7、制备工艺的其它部分是将晶体 管的栅极、源极、漏极之间和对 其它元件、对外部的连线用金属 膜作连线将它们连起来。二氧化 硅层是一种介质层，也是一种绝 缘层，是用化学汽淀积(CVD)方法 形成的，在CVD方法中所含某种 材料的原子与淀积的受热硅片的 表面发生反应，形成某种材料的 固体薄膜。PVD又称溅射技术， 是气体离子受电场加速并轰击靶 材，使它的原子脱离靶材并溅落 和积累在硅片上。
大尺寸的晶圆对光刻技术要求更为苛刻。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
精密的套刻对准
因为最终的图形是用多个掩膜 版按照特定的顺序在晶圆表 面一层一层叠加建立起来的。 图形定位的要求就好像是一 幢建筑物每一层之间所要求 的正确对准。如果每一次的 定位不准，将会导致整个电 路失效。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
正性光刻和负性光刻的区别
• 负性光刻：产生和掩模版相反的图形
• 正性光刻：产生和掩模版相同的图形
Desired photoresist structure to be printed
on wafer
Island of photoresist Substrate
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
3、将硅片进行化学处理以便制备 可以控制晶体管电流的源区和漏 区。在硅片上涂上一层称为感光 胶的光敏性材料膜。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
4、对涂有感光胶的硅片， 用分步重复曝光机的设备， 通过掩膜板进行重复曝光。 它能将芯片图形分步重复 的曝光在整个硅片上。这 种重复曝光过程与复印负 性照片的过程相似。在显 影过程中曝过光的区域感 光胶留了下来，未曝过光 的胶层被清除掉了。